智能化技術在電氣自動化控制中的應用

孫金隆，閆 銘

許昌職業技術學院，河南 許昌 461000

0 引言

社會進步需要科技推動，新一代智能化技術不同于常規科技，能夠模仿人類認知和行為活動[1]。由于社會上對設備制造效率的高要求，亟須提升中國傳統電氣自動化控制的技術水平，利用智能化技術對復雜信息系統進行編程管理，不但能節約對物質、人員的投資，降低系統運作成本，還可以提升電力智能化效率，提高控制系統的合理性和準確度，從而促進中國產業結構升級[2]。

1 智能化技術概述

智能化技術可以通過變換操控命令中的計算機命令，驅動操作系統的智能功能，使整個系統根據計算機命令實現行為與動態[3]。原理是利用計算機程序模擬人腦思維行動，使機器也能同人類一樣獲得認知與思維能力。智能化技術可以取代傳統人工作業，進行危險任務，并具備便捷性強、適應性強、抗干擾強等優點[4]。

智能化技術涉及機器視覺、機器學習、人工智能語音處理和自動控制等，將其應用于電氣自動化控制領域，具備如下優勢。

（1）優化土地資源配置。以往的生產項目內容繁雜，設備過程煩瑣，需要投入諸多物資、人力，如果任何環節產生問題，都會對下一個循環產生負面影響。為此，可運用智能化技術，通過合理配置生產資源，降低每個環節的能耗；通過分析生產環節的不足與問題，提升生產效能，從而降低成本[5]。

（2）提高產品質量。工業的制造過程要求員工傾注很多精神與技術，而產品也會受員工的精神、動作、技能等影響，員工一旦長時間疲勞工作，就可能導致制品不合格，浪費大量資源，從而降低生產效益。通過智能化技術，可以利用計算機設定生產流程，產品可以根據流程、參數生產，從而保持操作精確性，提高產品質量[6]。

（3）優化產業效能。隨著經濟市場的發展，居民的消費需求提升，對于創新性、精細化生產的需求更高，傳統產業的設計制造和開發模式已無法適應經濟社會發展。因此，需要運用智能化技術突破傳統瓶頸，改變傳統產品的設計、制造、開發模式，通過系統對消費者需求自動分類，還可以監測生產制造環節，確定潛在問題，調節生產設備運行，全面監測控制系統，從而推動行業發展。

2 電氣自動化控制中應用的智能化技術

2.1 模糊控制技術

模糊控制技術采用由模糊語言變量、模糊集論、模糊邏輯推理等組成的智能控制模型，通過仿照人類的模糊推理過程和決策流程，由專業級操作員根據實際經驗編制模糊規律，模糊化傳感器實時信息，進入模糊后再進行邏輯推理，把結論傳遞至執行機操作人員。模糊控制技術本質上屬于非線性控制系統，是現代智能控制技術的一部分，結合了系統化理論研究與實際應用，已普遍應用于社會生產經營各方面，涉及電氣設備模糊控制技術、車輛行駛模糊控制技術、機械設備工作模糊控制技術等。采用模糊控制技術，設備可以不斷地自主學習，適應多變的工作環境；可以提升工作電氣控制效率，減少外界影響。

2.2 專家控制系統

在傳統控制器中運行控制系統，排斥人為干擾，人機間互動缺失，控制器操作人員無法理解受控對象結構變化和環境參數，缺少應變能力，必須依靠受控對象數學模型，以精準模式優化控制系統效率。專家控制系統可處理大量啟發式的信息，以及明確和不明確的知識信息，并通過推理和經驗，解決信息系統中需要運用人類的大量專業經驗解決的難題，通過模擬專業的思維過程，完成信息系統任務。

專家控制系統一般由專業知識庫、信息庫和準則庫等構成。專業知識庫一般用來儲存專業信息；專業知識庫中的專業思維是系統實現準確控制的重要基礎，和系統程序彼此獨立，可以通過更新、修改知識庫信息，改善系統穩定性；在信息庫中保存推理問題需要的原始數據以及最后結論和中間部分數據信息，是暫時的存放區，可以對用戶問題作出合理解釋；準則庫可以依據已有資料及問題要求，通過匹配專業知識庫規則獲得的成果解決難題，并模仿專家學者的求解思路。在電氣控制領域，普遍采用專家控制系統，利用多種編程算法分析被控環境，以獲得控制系統的最佳控制參數，從而提升系統管理能力，并確保電氣設備的平穩、安全工作。

2.3 電氣自動化控制技術

（1）智能軟件技術。在傳統工作管理模式下，電氣設計人員通常需要進行大量研究和思考，設計人員要具有良好的工作才能和豐富經驗。只有專業人才才能參與設計工作，這極大地降低了設計工作的效率，也沒法適應豐富多變的電氣制造行業的需求。合理運用智能軟件技術，可以提升電氣設計技術水平，完成智能化工程設計，優化工作效率。智能化電氣設計工作比較煩瑣，如果技術人員缺乏相應的專業能力和專業知識儲備，會在增加人員的精力和物質投入的同時，降低企業的效益。合理運用智能軟件技術，只需按照實際需求設計算法，在軟件中輸入參數，通過智能化技術分析數據后，可在計算機上得到工程的仿真設計效果，以降低項目投資；還可及時發現工程設計缺陷，并進行調整，以實現預期工程設計目標。

（2）中央智能控制系統。企業控制系統的人工投入較高，仍處在早期的智能化發展階段，運用智能化技術手段逐步建立中央智能控制系統，可通過系統平臺，使企業管理人員準確了解產品狀況，優化生產制造環節，充分地提高設備的效率，避免企業發生設備閑置、維護不及時等狀況。中央智能控制系統還可以采集企業設備工況，并進行統計反饋，提出滿足企業產品制造需求的方法，實現動態化管理，以推動企業的發展規模擴大。

3 智能化技術在電氣自動化控制中的作用

3.1 數據采集處理

在電氣自動化控制中，為了實現工作任務，經常需要收集、處理大量數據信息，需要采用多樣化的方法，以保證數據信息收集的精度和處理的高效性。以往的電氣自動化控制大多采用人工方式收集、處理數據信息，并建立了數據采集模塊及軟件系統。但由于需要大量人工采集數據信息，對工作人員的專業知識能力、職業素質等要求較高，在任何環節發生人員故障，都可能產生數據不穩、運算停滯的狀況。從本質上來看，電氣自動化控制的實效性比較強，對于數據的精確、快速分析是工作正常進行的重要基石，只有有效處理受控過程和突發狀況，才能實現自動控制目標。據此，應徹底改變人工運行的模式，可以運用智能化技術提高管理工作的質量和效率。

例如，電氣管理者可以根據需要設定電壓門檻，以確保電氣在標準范圍運行，從而保障員工安全上班，并延長設備壽命。可以采用電腦算法代替傳統人工采集方式，在發出命令后，計算機系統可以獲取指定信息內容，并利用爬蟲技術捕獲公共網站及公司內部數據，進行自動過濾，排除無用數據，深度挖掘有用數據，計算解析數據信息內容，從而獲取公司人員所要結果。借助智能化技術，系統還可仿真員工數據采集過程，不但能快速實現各項工作目標，還可降低數據誤差，并進行可視化統計分析，為公司的決策提供幫助，從而增加效益。

3.2 設備故障診斷

在電氣自動化控制中，可以通過智能化技術檢測故障裝置，利用模擬機器人腦的組織結構優化處理設備各項信息，并根據樣本的信息進行計算機模擬，從而能夠根據裝置結構、工作環境、設備參數條件等建立故障診斷系統，使其與上位機、被檢測裝置相連，根據系統日常監測裝置的工作狀況進行檢測作業，對裝置故障進行自動識別和處理，便于操作員及時識別故障，并向顯示器和軟件設備發出檢測提醒。當工作人員看到檢測提醒后，可以立即開展設備維護檢測等工作。同時，在智能診斷網絡中，系統處理機能根據設備的故障種類為工作人員提供解決方案，幫助工作人員提高設備的檢測能力和維護工作的效率。

與傳統故障診斷模式相比，智能診斷具有優越性，能輔助工作人員在短時間內確定設備故障部位、成因等，并有針對性地解決問題，從而保障設備的安全、平穩工作。

3.3 無線通信連接

智能化管理中，網絡通信系統為關鍵組成部分，可以借助智能手段開展無線通信，提升傳輸通信資源的質量，提高管理目標的準確性和運營管理的水平。針對設備監控環節過多的現狀，為了進一步提高效率和服務質量，需要結合有線通信與無線通信，并綜合考慮設備現場使用條件，選取最優化的方法，如采用串口數據通信，或建立串口監控執行緒，或啟動、轉發串口消息，或采用短主線程處理消息，或取消串口監控執行緒，以實現整個通信過程。經實踐證明，采用無線通信技術可以提高數據傳輸的準確性和傳輸速率，實際應用也更加簡單。

3.4 強化操作控制

應用智能化技術可以進行電器智能化管理，并進行故障記錄與監控。以往的人工作業方式下，數據管理可能存在偏差，如受電焊機精度限制，工作人員作業發生錯誤后可能影響電鍍廢水質量。引入智能化技術后，可利用計算機掃描記錄作業人員步驟數，將信息錄入計算機內，然后發送參數值設備，系統自動進行電鍍操作，并可通過計算機適時調整參數，從而避免工作發生失誤，極大地提高生產效率。

另外，可通過強大的數據處理技術對計算機進行編程、安裝機器人臂模擬工作人員操作等，極大地提升了電氣自動化控制的能力。對于智能化控制的大型、復雜的工業系統，引入智能化技術可提高生產安全性，并優化操作系統。

3.5 優化產品設計

電氣自動化控制過程相當復雜，在電磁場和電路設計中，工作人員要具備大量的經驗和堅實的專業知識，方能保證系統平穩工作。在信息化發展背景下，以往的產品技術逐漸被智能化技術取代，借助專家網絡、神經網絡、模糊推理技術改善設計和制造品質，可對產品進行智能化管理，需根據產品功能和系統特性進一步完善智能產品。

4 電氣自動化控制中智能化技術的優化策略

4.1 擴展應用領域

智能化技術優點較多，雖然其在電氣自動化控制領域成績斐然，但也有其局限性。主要是技術尚未全部普及，技術應用仍處在探索初期，再加上技術應用取決于計算機技術的發展狀況，部分關鍵技術亟待進一步完善。因此，既要拓寬智能化技術的使用范疇，又要注重完善設備管理機制，除在資料分析、存儲等過程應用，為設備管理累積經驗外，還可整合PLC技術，進一步增強設備控制系統的性能。

4.2 培養專業人才

電氣自動化控制中的智能化技術正在實踐階段，對高級人員的需要量仍然很大，在生產實踐中面臨高級技能人員不足的問題。特別是在技術快速發展的大背景下，對智能化技術專業人才提出了更高需求。有關的行政管理機關、研究院校和企事業單位都應制定有關優惠政策，以培養更多的高級智能人員。企業與研究院校可利用社會渠道推廣智能化技術優勢，增加對智能化技術的資金投入；政府部門需要制定政策，建設先進智能化技術人才隊伍，為技術應用夯實基礎。

5 結束語

綜上，智能化技術具備靈敏度強、準確度高的優點，在電氣自動化控制中得到合理運用，不但可以自動排除故障，還可以優化設備的工作環境，使智能化工作取得了很大突破與發展。有關人員必須明確智能化技術的重要意義，并將其運用于信息采集管理、電氣設備故障診斷、電力自動管理等方面，為電力領域的發展開辟嶄新局面。